環(huán)境污染輻射處理課件

第十章

環(huán)境污染的輻射處理污染物的輻射處理

指利用γ射線或高能電子等對(duì)環(huán)境中的污染物進(jìn)行照射，促使被照射物發(fā)生變性、化學(xué)分解、氧化作用及生物消毒而達(dá)到去毒除污的目的。污染物輻射處理的優(yōu)點(diǎn)：①高能射線對(duì)燃燒的廢氣、污水、污泥等固體廢物處理，特別是生化法、焚燒法、化學(xué)法等難以處理的污染物具有重要意義；應(yīng)用范圍廣泛；②輻射處理不會(huì)向焚燒、棄海那樣產(chǎn)生二次污染，能耗低；③對(duì)污泥進(jìn)行完全消毒時(shí)，輻射與氧、臭氧、氯、碘或加熱同時(shí)使用時(shí)，能產(chǎn)生“協(xié)同”效應(yīng)，其效果不是相加，而是能達(dá)到相乘的效果。苯酚廢水分解是在氧存在下照射使較高濃度的苯酚以鏈?zhǔn)椒磻?yīng)被分解，而在高劑量率且pH值小于３時(shí)，苯酚生成黃白色粉末狀聚合物沉淀。多氯聯(lián)苯（PCB）在電氣及涂料工業(yè)上廣泛應(yīng)用，輻照對(duì)堿性醇溶液PCB的脫氯反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)輻照對(duì)高濃度PCB效果很好，產(chǎn)物是聯(lián)苯和氯，而氯最后生成NaCl析出。二、輻照脫色作用

印染廢水中有機(jī)污染物組分復(fù)雜且含量高、色度深、堿性大、水質(zhì)變化大，是公認(rèn)的難處理的工業(yè)廢水之一，采用射線對(duì)廢水進(jìn)行輻照處理，只要染料是水溶性幾乎都可脫色，對(duì)偶氮染料水溶液，2.0kGy就能完全使廢水脫色，若把輻照與氧化（加次氯酸）結(jié)合起來，則脫色的效果更為明顯，并能用于處理那些用單純的輻照法或單一氧化法難以處理的染料廢水。三、輻照使污染物改性

污染物經(jīng)輻照后可改變?cè)行誀睿稍瓉硭苄缘淖優(yōu)槌恋砦铮杉?xì)菌難以分解變?yōu)榧?xì)菌易分解而達(dá)到去污的目的。

水俁病患者水俁病發(fā)病原因“自殺貓”與水俁病

日本熊本縣水俁灣，那里海產(chǎn)豐富，水俁鎮(zhèn)等地有5萬左右的居民，靠山吃山，靠水吃水。1956年，水俁灣附近卻發(fā)現(xiàn)了一種怪病。這種病癥最初出現(xiàn)在貓身上，被稱為“貓舞蹈癥”。病貓步態(tài)不穩(wěn)，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被稱為“自殺貓”。這種“怪病”日后成為轟動(dòng)世界的“水俁病”，元兇是含汞的工業(yè)廢水排放污染造成的，當(dāng)汞在水中被水生物食用后，會(huì)轉(zhuǎn)化成甲基汞（CH3HgCl）。這種物質(zhì)導(dǎo)致“水俁病”，通過活化分析可知道汞含量。

水俁病的有機(jī)汞經(jīng)過照射后可變?yōu)闊o機(jī)汞，有機(jī)汞是水溶的，可以沉淀物析出。酚類經(jīng)照射后產(chǎn)生有機(jī)物自由基，最后變成二聚體而析出。芳香族化合物的自由基主要是H·和OH·，但是在廢物中加入少量鐵離子，并使溶液呈弱堿性，在輻照后發(fā)生交聯(lián)與氧化鐵一起沉淀就很容易被除去。四、輻照殺菌

生活污水與工業(yè)廢水中含有大量致病性細(xì)菌及病毒，采用輻照方法能有效地消滅它們，輻照滅菌原理將在第八章中重點(diǎn)論述。第二節(jié)污泥的輻照處理目前污泥處置方式是土地利用、衛(wèi)生填埋、焚燒、填海、厭氧消化、農(nóng)用、熱解、熔融、制燒建材等。

西歐以填埋為主，美、英以農(nóng)用為主，日本焚燒率全球第一，污泥處理后再農(nóng)用是一條重要的途徑。我國目前污泥尚無穩(wěn)定合理的出路，主要以農(nóng)肥的形式用于農(nóng)業(yè)，但城市和工業(yè)污泥內(nèi)又含有大量的病菌、病毒、寄生蟲卵等病原體，以及重金屬、有毒物質(zhì)等。

輻射處理污泥方便、快速，可較徹底地殺滅污泥中的病源物、蟲卵等，在作物上施用可實(shí)現(xiàn)污泥農(nóng)用的衛(wèi)生化要求，風(fēng)干的污泥可商品化直接施用于花卉、樹木、草坪及高速公路綠化帶等觀賞植物，可實(shí)現(xiàn)污泥處置的無害化再利用。輻射處理污泥優(yōu)點(diǎn)：①能殺死污泥中的微生物，消毒效果比熱處理可靠；②能防止污泥中的雜草種子發(fā)芽，但不影響正常種子的發(fā)芽；③不破壞污泥中的有機(jī)氮化物，因此不會(huì)產(chǎn)生難聞的臭味；④輻照后的污泥具有良好的脫水性能，可省去化學(xué)絮凝劑和一些相應(yīng)的設(shè)備；⑤節(jié)省能源；⑥不增加污泥的體積，設(shè)備簡單，操作方便。第三節(jié)燃燒廢氣的輻照處理

燃燒和生產(chǎn)工藝過程中排放的無用有害氣體，主要污染物有三大類：（1）有害氣體，如氣化物、一氧化碳、氮氧化物、硫化氫、氟化氫、氯及氯化氫等；（2）煙塵，即燃燒過程中排放的黑煙（未完全燃燒的炭粒、煤粒）和飛灰；（3）粉塵，即生產(chǎn)中產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)。

倫敦光化學(xué)煙霧事件奪去四千多人生命。

自從20世紀(jì)30年代以來，比利時(shí)、美國、英國、日本等先后發(fā)生了煙霧事件，造成了很大的危害。最有代表性的是英國倫敦?zé)熿F和美國洛杉磯光化學(xué)煙霧。倫敦?zé)熿F主要是由硫氧化物引起的還原性煙霧；洛杉磯杉磯煙霧是由過氧化物和臭氧引起的氧化性煙霧。

NO與血紅素結(jié)合，引起中毒；NO2強(qiáng)烈刺激眼、鼻、呼吸系統(tǒng)使血紅素硝化；光化學(xué)煙霧使頭暈?zāi)垦＃肿愠榇?，腐蝕金屬，危害樹木、莊稼。

電子束煙氣處理是一種等離子體技術(shù)，高能電子束照射除去煙氣中含有的硫氧化物（SOx）和氮氧化物（NOx），回收產(chǎn)物變?yōu)榈剩ㄈ缌蛩徜@及硝酸銨混合物）。

原理是排煙中N2、O2及所含水分，經(jīng)輻照后產(chǎn)生大量OH.、O.

、HO

2.等氧化自由基，這些自由基與煙氣中的SO2或NOX作用生成H2SO4和HNO3，霧狀H2SO4和HNO3與注入反應(yīng)器中的NH3相互作用生成白色粉狀的硫酸銨及硝酸銨，這些副產(chǎn)物可以直接用作化肥。第四節(jié)固體廢物的輻照處理

固體廢物指人們?cè)谏a(chǎn)、生活及其他活動(dòng)中產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)廢物，如工廠產(chǎn)生的廢液殘?jiān)?、廢棄的電池、電器、包裝材料等。高能射線對(duì)家庭廚房垃圾及農(nóng)業(yè)垃圾進(jìn)行處理，消毒滅菌后可用作動(dòng)物飼料、工業(yè)原料及能源而加以利用，是一種具有巨大潛力的資源，以色列在1975年就建立了日處理量為100～300噸的固體廢物輻照裝置。

對(duì)高分子固體廢物，采用加熱降解法雖然能把聚合體分解為單體，但工業(yè)化成本高，還可能污染空氣，輻射可以使它們發(fā)生交聯(lián)或裂解反應(yīng)，輻射交聯(lián)反應(yīng)可改善高分子材料的性質(zhì)，輻射降解在降低聚合物分子量同時(shí)，可調(diào)節(jié)某些高分子材料的分子量分布，也改變了制品的某些性質(zhì)，如廢棄的聚四氟乙烯、聚丙烯、纖維素等高聚物。

輻照方法可使聚四氟乙烯（PTFE）裂解成一種分子量為10～100KD的蠟狀粉末，這種粉末具有優(yōu)良的潤滑性、抗靜電性，能與其他塑料具有良好的互混性，是一種性能優(yōu)良的新型潤滑劑及脫模劑。

世界范圍每年要拋棄幾百萬噸廢舊塑料，其中大部分直接丟入海洋，許多垃圾聚積在海洋和陸地上，便形成了白色污染。聚丙烯（Polypropylene，簡稱PP）是一種半結(jié)晶的熱塑性塑料，用于制作汽車擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇、家用品、玩具、器具注塑件等。無規(guī)立構(gòu)聚丙烯（APP）的支鏈原子無規(guī)則分布于主鏈的兩側(cè)，至今還沒有找到有效的利用途徑。

把APP溶解于接近沸點(diǎn)的CCl4中，用γ射線輻照發(fā)生氧化降解，最后生成了光敏性聚合物，這種光敏聚合物與聚乙烯互溶性良好，把10%的改性APP與聚乙烯混煉制成的薄膜在陽光下能分解，用于制作可降解的農(nóng)用光解薄膜。纖維素多糖的輻射降解高能射線輻照纖維素能破壞其結(jié)晶性，加速水解反應(yīng)，提高葡萄糖得率。對(duì)木材紙漿照射1000kGy，葡萄糖收率可達(dá)70%（以纖維素為基準(zhǔn)），工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵問題是如何降低所需劑量，紐約大學(xué)研究結(jié)果認(rèn)為對(duì)廢報(bào)紙漿預(yù)輻照100